DE3518332C1 - Umlaufendes Kraftspannfutter, insbesondere für Drehmaschinen - Google Patents

Description

• In Ausgestaltung der Erfindung kann das Überwachungsglied als ein im Futterkörper axial verschiebbar geführter Bolzen ausgebildet sein, der mittels einer Steuerschräge an einer entsprechenden Schrägfläche einer Spannbacke anliegt. Bei dieser Ausgestaltung wird unmittelbar die Bewegung der Spannbacke zur Überwachung herangezogen, wobei das Zusammenwirken zwischen Bolzen und Spannbacke entweder kraftschlüssig durch eine den Bolzen belastende Feder oder formschlüssig in der Art einer Zwangssteuerung sichergestellt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die mit dem Bolzen zusammenwirkende Schrägfläche der Spannbacke zwischen ihrem Keilhaken und ihrer Rückseite ausgebildet.
• Bei einer alternativen Ausführungsform nach der Erfindung ist das Überwachungsglied als mit dem Druckmittelkolben verbundener Kolbenbolzen ausgebildet, der abgedichtet in eine axiale Bohrung des Futterkörpers hineinragt. Bei dieser Ausführung wird die jeweilige Stellung des Druckmittelkolbens überwacht.
• In Ausgestaltung der Erfindung sind die Steuerkanten des Überwachungsgliedes durch eine mit der Stirnfläche des radial im Futterkörper angeordneten Sensors zusammenwirkende Ringnut ausgebildet, so daß sich eine besonders einfache Herstellung der Steuerkanten ergibt.
• Um mit der erfindungsgemäßen Ausführung nicht nur die Stellung der Spannbacken bzw. des Druckmittelkolbens zu überwachen, sondern den Drehantrieb des Spannfutters auch dann stillzusetzen, wenn innerhalb des zulässigen Bewegungsbereiches der zum Aufbringen der Spannkraft erforderliche Druck des Druckmittels einen vorgegebenen Mindestwert unterschreitet, wird in Weiterbildung der Erfindung schließlich vorgeschlagen, zusätzlich zu dem Überwachungsglied einen in axialer Richtung verschiebbar im Futterkörper angeordneten Kolben vorzusehen, der mit dem jeweils beaufschlagten Druckraum des Druckmittelkolbens verbunden und entgegen der Kraft einer Feder bei Überschreiten eines vorgegebenen Spanndruckes verschiebbar ist. Hierdurch wird bewirkt, daß bei Unterschreiten des vorgegebenen Mindestdruckes der Kolben durch die Feder verschoben wird, worauf über den Sensor der Drehantrieb des Spannfutters stillgesetzt wird.
• Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt schematisch Fig. t eine Stirnansicht des erfindungsgemäßen Spannfutters, Fig. 2 einen Längsschnitt gemäß der Schnittlinie ll-ll in Fig. 1, F i g. 3 einen Teilschnitt durch die obere Hälfte einer zweiten Ausführungsform des Spannfutters und F i g. 4 eine weitere Ausführungsform anhand eines Teilschnittes durch die untere Hälfte eines Spannfutters.
• Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte erste Ausführungsbeispiel eines umlaufenden Spannfutters zeigt einen Futterkörper 1 mit drei radial verstellbar im Futterkörper 1 geführten Spannbacken, die jeweils aus einer Grundbacke 2 und einer Aufsatzbacke 3 bestehen. Beim Ausführungsbeispiel sind die Grundbacken 2 mit der jeweiligen Aufsatzbacke 3 über eine Spitzverzahnung miteinander verbunden. Die Aufsatzbacke 3 wird jeweils über zwei Backenschrauben 4 an der Grundbacke 2 festgelegt, wobei jede Backenschraube 4 in einen in einer Nut der Grundbacke 2 angeordneten Nutenstein 5 eingeschraubt ist. Selbstverständlich kann auch eine andere Art der Verbindung zwischen Grundbacke 2 und Aufsatzbacke 3 gewählt werden oder eine einteilige Spannbacke Anwendung finden.
• Die radiale Verstellung der Spannbacken 2, 3 erfolgt durch einen Druckmittelkolben 6, der in axialer Richtung verschiebbar im Futterkörper 1 angeordnet ist.
• Der Futterkörper 1 besitzt zur Aufnahme des Druckmittelkolbens 6 an dem der nicht dargestellten Spindel zugewandten Ende einen Zylinderraum, der durch einen Deckel 7 verschlossen ist. Dieser Deckel 7 ist mittels Deckelbefestigungsschrauben 8 am Futterkörper 1 angeschraubt und sowohl gegenüber diesem Futterkörper 1 als auch gegenüber einer zentralen Buchse 9 abgedichtet. Die Buchse 9 hat frontseitig einen Flansch 9a, über den sie durch Schrauben 10 am Futterkörper 1 befestigt ist.
• Auf der Buchse 9 ist ein Futterkolben 11 verschiebbar geführt, der am hinteren Ende mit dem Druckmittelkolben 6 verbunden ist und am vorderen Ende über ein Keilgetriebe mit Keilhaken 2a der Grundbacken 2 in Verbindung steht, so daß eine durch den Druckmittelkolben 6 erzeugte axiale Bewegung des Futterkolbens 11 eine radiale Verstellbewegung der Grundbacken 2 bewirkt.
• Die Zufuhr des Druckmittels zu den Druckräumen des Druckmittelkolbens 6 geschieht mit Hilfe eines Zuführungsringes 12, der drehbar am Futterkörper 1 gelagert ist und auch bei umlaufendem Spannfutter stillstehend gehalten wird. Wie die untere Darstellung dieses Zuführungsringes 12 in den F i g. 1 und 2 zeigt, besitzt er zwei Druckmittelanschlüsse 12a, 12b, die wahlweise zur Zufuhr bzw. zur Abfuhr des Druckmittels von bzw. zur feststehenden, auf der Zeichnung nicht dargestellten Druckmittelquelle dienen. Der Druckmittelanschluß 12a steht mit einer Ringnut 12c und der Druckmittelanschluß 12b mit einer Ringnut 12d in Verbindung, die sich gegenüberliegend in radial verlaufenden Flächen des Zuführungsringes 12 ausgebildet sind. Vor diesen Ringnuten 12c bzw. 12d sind durchbohrte Dichtringe 13a bzw. 136 im Zuführungsring 12 angeordnet, die in F i g. 2 in ihrer Normalstellung eingezeichnet sind.
• In den Ringnuten 12c bzw. 12d gegenüberliegenden radialen Stirnflächen einerseits des Futterkörpers 1 und andererseits eines auf den Futterkörper 1 aufgesetzten Ringflansches 14 sind ebenfalls Ringnuten 1a bzw. 14a ausgebildet, die mit den Ringnuten 12c bzw. 12d im Zuführungsring 12 korrespondieren, so daß beim Stillstand des Futterkörpers 1 durch die Bohrungen in den Dichtringen 13a und 13b hindurch Druckmittel zwischen den Ringnuten 12c und 1a bzw. 14a und 12über geleitet werden kann, wobei sich während dieser Druckmittelüberleitung die Dichtringe 13a bzw. 13b an die als Dichtflächen wirkenden Stirnflächen um die Ringnut 1a bzw. 14a anlegen. Hierdurch wird bewirkt, daß während der Druckmittelüberleitung nur ein vernachlässigbar kleiner Teil des Druckmittels durch die Spalten zwischen dem Zuführungsring 12 und dem Futterkörper 1 bzw. Ringflansch 14 entweicht.
• Wie im unteren Teil der F i g. 2 dargestellt ist, steht die Ringnut 1a über Bohrungen 15a mit dem Druckraum 6a des Druckmittelkolbens 6 in Verbindung. Die im Ringflansch 14 ausgebildete Ringnut 14a ist über Bohrungen 15b mit dem anderen Druckraum 6b des Druckmittelkolbens 6 verbunden. Um auch bei rotierendem Spannfutter, d. h. nach Unterbrechen der Druckmittelzufuhr die Aufrechterhaltung der Drücke im Druckraum 6a bzw. 6b sicherzustellen, ist zwischen den Bohrungen 15a und 15b ein Doppelrückschlagventil 16 angeordnet, das schematisch in F i g. 2 eingezeichnet ist.
• Um zu verhindern, daß das Spannfutter mit zwischen den Aufsatzbacken 3 eingespanntem Werkstück in Umdrehungen versetzt und der Bearbeitungsvorgang aufgenommen wird, obwohl sich der Druckmittelkolben 6 und damit die Spannbacken 2, 3 in oder nahe einer Endstellung befinden, wird die Stellung des Druckmittelkolbens 6 bzw. der Grundbacken 2 überwacht. Hierdurch wird die Gefahr beseitigt, daß trotz eines ausreichend hohen Druckes im jeweils beaufschlagten Druckraum 6a bzw. 6b wegen Erreichen einer Endstellung des Druckmittelkolbens 6 bzw. der Grundbacken 2 nicht genügend Spannkraft zwischen den Aufsatzbacken 3 und dem Werkstück aufgebracht wird. In diesem Fall wird das Anlaufen des Drehantriebes durch eine geeignete elektrische Schaltung verhindert.
• Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist im Zuführungsring 12 ein Sensor 17 angeordnet, der in radialer Richtung durch den Zuführungsring 12 hindurchragt und dessen am radial innenliegenden Ende ausgebildete Sensorfläche mit einem Bolzen 18 zusammenwirkt, der axial verschiebbar im Futterkörper 1 angeordnet ist und als Überwachungsglied eine der Spannbewegung der Grundbacken 2 proportionale Bewegung ausführt. Zu diesem Zweck ist der im Futterkörper 1 geführte Bolzen 18 mit einer Steuerschräge 18a versehen, die an einer entsprechenden Schrägfläche 2b anliegt, die beim Ausführungsbeispiel zwischen dem Keilhaken 2a und der Rückseite der Grundbacke 2 ausgebildet ist, wie dies die obere Darstellung der F i g. 2 zeigt. Um eine ständige Anlage der Steuerschräge 18a des Bolzens 18 an der Schrägfläche 2b der Grundbacke 2 zu gewährleisten, ist der Bolzen 18 durch eine Rückstellfeder 18b belastet.
• In der der Wirkfläche des Sensors 17 zugewandten Oberfläche ist der Bolzen 18 mit einer Aussparung 18c versehen, welche Steuerkanten für den Sensor 17 bildet, so daß die von diesem aufgenommenen Signale sich mit der Stellung des Bolzens 18 ändern. Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 befindet sich die Aussparung 18c des Bolzens 18 vor der Stirnfläche des Sensors 17, wenn sich die Futterbauteile innerhalb des zulässigen Spannweges befinden. Gelangt der Druckmittelkolben 6 und damit die Grundbacken 2 in die Nähe einer ihrer Endstellungen, tritt eine der durch die Aussparung i8cgebildeten Steuerkanten vor die Stirnfläche des Sensors 17, worauf dieser den Drehantrieb des Spannfutters abschaltet.
• Bei der in F i g. 3 dargestellten zweiten Ausführungsform ist anstelle der durch die Rückstellfeder 18b bewirkten kraftschlüssigen Verbindung zwischen Bolzen 18 und Schrägfläche 2b der Grundbacke 2 eine formschlüssige Verbindung getreten. Wie F i g. 3 erkennen läßt, ist bei dieser Ausführungsform die Steuerschräge 18a des Bolzens 18 an einem seitlichen Vorsprung 18d ausgeführt, der in eine entsprechende Schrägnut 2c hineinragt, die in dem Verbindungsteil zwischen Keilhaken 2b und Rückseite der Grundbacke 2 ausgeführt ist. In diesem Fall kann die Verwendung einer Rückstellfeder entfallen, weil der Bolzen 18 von der Bewegung der Grundbacke 2 formschlüssig zwangsgesteuert wird.
• Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist die Aussparung 18cit Bolzen 18 als Ringnut ausgeführt.
• Eine weitere Möglichkeit zur Ausbildung des Überwachungsgliedes, das im Futterkörper 1 in axialer Richtung proportional zur Bewegung der Spannbacken 2, 3 verschiebbar ist, zeigt F i g. 4. Bei dieser dritten Ausführungsform ist das Überwachungsglied als ein mit dem Druckmittelkolben 6 verbundener Kolbenbolzen 19 ausgebildet. Die Kolbenbolzen 19 ist mit seinem in F i g. 4 links liegenden Ende mittels einer Büchse 19a mit dem Druckmittelkolben 6 verbunden. Im Futterkörper 1 ist eine Führungsbuchse 1 b angeordnet, in der der Kolbenbolzen 19 abgedichtet geführt ist. Diese Führungsbuchse 1b besitzt eine untere Aussparung, in welche der Sensor 17 hineinragt, der in diesem Fall mit einer verhältnismäßig langen Ringnut 19b zusammenwirkt, wel- che die Steuerkanten für den Sensor 17 bildet. Da der Kolbenbolzen 19 sämtliche Bewegungen des Druckmit telkolbens 6 ausführt, tastet in diesem Fall der Sensor 17 die Stellung des Druckmittelkolbens 6 ab. Auch bei dieser Ausführungsform ist der Sensor 17 in radialer Richtung verlaufend im Zuführungsring 12 angeordnet.
• Um auch dann, wenn sich der Druckmittelkolben 6 und die Spannbacken 2, 3 innerhalb des zulässigen Spannbereiches befinden, der Druck in den Druckräumen 6a bzw. 6b jedoch einen Mindestwert unterschreitet, eine Abschaltung des Drehantriebes für das Spannfutter zu bewirken, wirkt der Sensor 17 mit einem zusätzlichen Bauteil zusammen. Wie aus der unteren Hälfte der F i g. 2 hervorgeht, ist im Futterkörper 1 ein Kolben 20 axial verschiebbar angeordnet. Diese axiale Lage wurde gewählt, um Fliehkrafteinflüsse auszuschalten.
• Über ein Zwillingsrückschlagventil 21 steht eine Fläche des Kolbens 20 stets mit demjenigen Druckraum 6a bzw. 6b des Druckmittelkolbens 6 in Verbindung, der zur Erzeugung der Spannkraft der Spannbacken 2, 3 dient. Die gegenüberliegende Kolbenfläche ist durch eine Feder 22 belastet, deren Federkraft durch eine Einstellschraube 23 verstellbar ist. Die jeweils gewählte Stellung der Einstellschraube 23 wird durch eine Madenschraube 24 gesichert.
• Unterschreitet der Druck im jeweils beaufschlagten Druckraum 6a oder 6b des Druckmittelkolbens 6 einen durch die Einstellschraube 23 über die Kraft der Feder 22 eingestellten Wert, verschiebt die Feder 22 den Kolben 20 entgegen der Kraft des Druckmittels. Hierdurch wird beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 ein Steuerbolzen 25 in radialer Richtung derart nach außen verschoben, daß er ein Abschaltsignal im Sensor 17 auslöst.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Umlaufendes Kraftspannfutter, insbesondere für Drehmaschinen, mit mehreren in einem Futterkörper radial verstellbar geführten Spannbacken, die mittels eines im Futterkörper axial verschiebbar angeordneten Druckmittelkolbens betätigbar sind, dessen Druckräume unter Zwischenschaltung einer in den Futterkörper eingebauten Sicherheitsventilanordnung mit der ortsfesten Druckmittelquelle durch einen Zuführungsring verbindbar sind, der drehbar am Futterkörper gelagert und bei umlaufendem Spannfutter stillstehend gehalten ist, d a durch gekennzeichnet, daß im Futterkörper (1) mindestens ein in axialer Richtung durch ein der Spannbewegung der Spannbacken (2, 3) proportional bewegtes Spannfutterbauteil (6; 2) verschiebbares Überwachungsglied (18; 19) angeordnet ist, das mit Steuerkanten zur Abtastung durch einen Sensor (17) ausgebildet ist, der im Zuführungsring (12) angeordnet ist.
2. 2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsglied als ein im Futterkörper (1) axial verschiebbar geführter Bolzen (18) ausgebildet ist, der mittels einer Steuerschräge (18a) an einer entsprechenden Schrägfläche (2b) einer Spannbacke (2) anliegt.
3. 3. Spannfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägfläche (2b) der Spannbacke (2) zwischen ihrem Keilhaken (2a) und ihrer Rückseite ausgebildet ist.
4. 4. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungsglied als mit dem Druckmittelkolben (6) verbundener Kolbenbolzen (19) ausgebildet ist, der abgedichtet in eine axiale Bohrung des Futterkörpers (1) hineinragt.
5. 5. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkanten des Überwachungsgliedes (18; 19) durch eine mit der Stirnfläche des radial im Futterkörper (1) angeordneten Sensors (17) zusammenwirkende Nut (18c; 19b) ausgebildet sind.
6. 6. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem Überwachungsglied (18; 19) ein in axialer Richtung verschiebbar im Futterkörper (1) angeordneter Kolben (20) vorgesehen ist, der mit dem jeweils beaufschlagten Druckraum (6a; 6b) des Druckmittelkolbens (6) verbunden und entgegen der Kraft einer Feder (22) bei Überschreiten eines vorgegebenen Spanndruckes verschiebbar ist.

   Die Erfindung betrifft ein umlaufendes Kraftspannfutter, insbesondere für Drehmaschinen, mit mehreren in einem Futterkörper radial verstellbar geführten Spannbacken, die mittels eines im Futterkörper axial verschiebbar angeordneten Druckmittelkolbens betätigbar sind, dessen Druckräume unter Zwischenschaltung einer in den Futterkörper eingebauten Sicherheitsventilanordnung mit der ortsfesten Druckmittelquelle durch einen Zuführungsring verbindbar sind, der drehbar am Futterkörper gelagert und bei umlaufendem Spannfutter stillstehend gehalten ist.

   Ein umlaufendes Spannfutter der voranstehend beschriebenen Art ist aus der DE-OS 31 02 099 bekannt.

   Um den Drehantrieb des Spannfutters stillzusetzen, wenn eine zuverlässige Einspannung des durch die Spannbacken gehaltenen Werkstückes nicht garantiert werden kann, wird bei der bekannten Konstruktion der den Druckmittelkolben beaufschlagende Druck überwacht. Zu diesem Zweck ist im Futterkörper' ein Kontrollkolben angeordnet, der entgegen der Kraft einer Rückstellfeder vom Druckmittel des die Spannbacken betätigenden Kolbens beaufschlagt wird. Bei ordnungsgemäßer Beaufschlagung verschiebt der Kontrollkolben ein vorzugsweise aus der Umfangsfläche des Futterkörpers herausragendes Bauteil, das mit einem ortsfesten Sensor zusammenwirkt. Nur wenn dieser Sensor bei jeder Umdrehung der Spannvorrichtung von dem aus dem Futterkörper herausragenden Bauteil beeinflußt wird, bleibt der Drehantrieb eingeschaltet. Fehlt das Signal, erfolgt eine Antriebsstillsetzung. Da auch beim Vorhandensein eines ausreichenden Druckes eine ordnungsgemäße Einspannung des Werkstückes nicht gewährleistet ist, wenn sich der Druckmittelkolben und damit die Spannbacken in einer Endstellung befinden, wird der Kontrollkolben zusätzlich verriegelt, wenn sich der Druckmittelkolben in einer seiner beiden Endstellungen befindet.

   Bei der bekannten Konstruktion werden zur Betätigung des mit dem Sensor zusammenwirkenden Bauteils mehrere relativ komplizierte und damit störanfällige Bauelemente verwendet. Außerdem kann nicht ausgeschlossen werden, daß die Funktion des Sensors durch Späne, Schmutz und bei der Bearbeitung des Werkstükkes verwendete Flüssigkeiten beeinträchtigt wird.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungseinrichtung für ein Spannfutter der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die bei einfacher Konstruktion vor einer Beeinflussung durch Späne, Schmutz und Flüssigkeiten geschützt ist.

   Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß im Futterkörper mindestens ein in axialer Richtung durch ein der Spannbewegung der Spannbacken proportional bewegtes Spannfutterbauteil verschiebbares Überwachungsglied angeordnet ist, das mit Steuerkanten zur Abtastung durch einen Sensor ausgebildet ist, der im Zuführungsring angeordnet ist.

   Durch die Anordnung des Sensors im Zuführungsring, der auch bei rotierendem Spannfutter stillsteht und gegenüber dem Futterkörper des Spannfutters abgedichtet ist, ergibt sich eine geschützte Unterbringung des Sensors, so daß negative Beeinflussungen durch Späne, Schmutz und Flüssigkeiten ausgeschlossen sind.

   Hierdurch ist es möglich, den Sensor mit Steuerkanten eines im Futterkörper liegenden Überwachungsgliedes zusammenarbeiten zu lassen, das in axialer Richtung proportional zur Spannbewegung der Spannbacken bewegt wird, so daß der Drehantrieb des Spannfutters zuverlässig stillgesetzt wird, wenn sich der Druckmittelkolben und damit die Spannbacken in einer Stellung befinden, die wegen der Nähe der Endstellung ein zuverlässiges Einspannen des Werkstückes nicht mehr gewährleisten.